同步整流控制电路及电源转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术是有关于一种电源转换装置，包括主开关、同步整流开关、包括输出电感及输出电容的整流滤波电路，该输出电容产生输出电压，以及同步整流控制电路，其包括撷取输出电感两端的电压信号的取样电路，衰减该电压信号并加上该输出电压及补偿电压以输出放大信号的差动放大电路，比较该放大信号及该输出电压，以产生触发信号的比较电路，及根据控制该主开关导通与否的第一驱动信号和该触发信号以产生第二驱动信号的驱动电路，且该第二驱动信号控制该同步整流开关于该主开关关闭时导通，并在该主开关导通之前关闭，借此，避免主开关与同步整流开关同时导通并防止逆向电流的产生。

【技术实现步骤摘要】
同步整流控制电路及电源转换装置
本专利技术涉及一种电源转换器，特别是涉及一种采用同步整流电路的电源转换装置。
技术介绍
现有顺向式电源转换器的一次侧设置主开关(MOS开关)，其二次侧设置由整流二极管组成的整流电路，但整流二极管在导通时会产生相当大的导通损失。因此，如图1所示，现有的顺向式电源转换器的变压器T1二次侧多改以同步整流开关(MOS开关)Q2来取代整流二极管，并以同步整流控制器6来控制该同步整流开关Q2导通与否。且现有的同步整流控制器6可因应电源转换器的负载不同需求而操作在不连续导通模式(DCM)或连续导通模式(CCM)，例如现有型号SG6203的同步整流控制器可利用侦测同步整流开关Q2上压降，借此用以侦测电流大小的方式，在侦测到同步整流开关电流降至零时，关闭同步整流开关Q2，然而此类控制方法只适合操作在不连续导通模式。在连续导通模式下，由于同步整流开关Q2需要在输出电流(即流经同步整流开关Q2的电流)尚未降到零时即被关闭，因此SG6203同步整流控制器即无法利用侦测同步整流开关Q2上电流大小的方式工作在连续导通模式。SG6203需利用一个RC触发器强制关闭同步整流开关。然而，由于受限于RC触发器的RC时间常数，这方式并不适用于负载快速变动的情况。此外，现有型号STSR30的同步整流控制器是利用数字电路中的上数计数器和下数计数器计算主开关Q1与同步整流开关Q2的上一个工作周期，做为主开关Q1与同步整流开关Q2的下一个工作周期，且能够操作在不连续导通模式(DCM)与连续导通模式(CCM)。另外，现有型号FAN6204的同步整流控制器则是利用伏特-秒平衡定理与电容充放电时间来控制主开关Q1与同步整流开关Q2的导通时间，亦即当主开关Q1导通时，电容开始充电直到主关关Q1关闭时，电容开始放电并使同步整流开关Q2导通直到电容放完电，借此操作在不连续导通模式及连续导通模式。但是由于不论上述型号SG6203，型号STSR30或型号FAN6204的同步整流控制器皆需要利用电容充放电来进行计时或决定开关的导通或关闭时间，但电容充放电需要反应时间，以致当负载快速动态变化时，例如图2所示，在负载由重载转为轻载的区间t1，同步整流控制器将因电容充放电需要时间而来不及跟上主开关Q1的切换变化，以致无法及时关闭同步整流开关Q2，导致同步整流开关Q2尚未关闭时，一次侧的主开关Q1即导通，致使同步整流开关Q2需承受变压器二次侧绕组感应自一次侧的瞬间高压；同时，由于同步整流开关Q2仍然导通，使得输出电流IL0降至零时，将出现由输出电容Co朝输出电感Lo及同步整流开关Q2放电的逆向电流Ir，致使同步整流开关Q2在关闭的瞬间，于同步整流开关Q2的漏极和源极之间会产生瞬间高压Vp，若同步整流开关Q2的耐压力不足则将因遭受该瞬间高压Vp而损毁。此逆向电流Ir不仅发生在负载快速动态变化时，它也出现在电源转换器开、关机时。当电源转换器开、关机时，输出电流IL0亦会经过零电流区域，若不适时关闭同步整流开关，则同步整流开关Q2将遭受瞬间高压Vp而损毁。美国第US7589982号专利揭示具有反向电流抑制器的同步整流顺向转换器，其可在顺向转换器关机时提早将整流开关关闭，以消除或降低逆向电流。然该专利亦无法在动态负载变化的情况下避免逆向电流的产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种确保电路无论在连续导通模式或不连续导通模式操作下，都可避免变压器一、二次侧的开关同时导通，并能避免负载动态变化或开、关机时产生逆向电流，以提升电路稳定性的电源转换装置。本专利技术电源转换装置包括主开关、同步整流开关、产生第一驱动信号以控制该主开关导通与否的PWM控制器、包括输出电感及输出电容的整流滤波电路，其对流经其中的电流进行储能与释能，并于该输出电容产生输出电压，以及控制该同步整流开关导通与否的同步整流控制电路，其包括取样电路、差动放大电路、比较电路及驱动电路。其中该取样电路与该输出电感电耦接，以撷取该输出电感两端的电压信号；该差动放大电路接受该电压信号、该输出电压及补偿电压输入，并衰减该电压信号以输出放大信号，且该放大信号是衰减后的该电压信号加上该输出电压及该补偿电压；该比较电路比较该放大信号及该输出电压，以产生触发信号；该驱动电路控制该同步整流开关导通与否，并根据该第一驱动信号及该触发信号产生第二驱动信号，该第二驱动信号控制该同步整流开关于该主开关关闭时导通，并在该主开关导通之前关闭。较佳地，该取样电路是由取样电阻及取样电容串联组成并与该输出电感的两端并联的RC电路。较佳地，该差动放大电路包括运算放大器，连接在该运算放大器的正输入端与该取样电容的一端之间的第一电阻，连接在该运算放大器的负输入端与该取样电容的另一端之间的第二电阻，连接在该运算放大器的正输入端与提供该补偿电压的补偿电压源的正端的第三电阻，连接在该运算放大器的该负输入端与输出端之间的第四电阻，且该补偿电压源的负端连接于该输出电感与该输出电容相连接的一端，并由该运算放大器的输出端输出该放大信号。较佳地，该比较电路包括比较器，且该驱动电路包括D型正反器，该比较器的负输入端接受该放大信号输入，而其正输入端接受该输出电压输入，以比较两者的大小并输出该触发信号至该D型正反器的重置端，且该D型正反器的D端接受高准位信号输入，其触发端受该第一驱动信号的下降沿触发，使得该第一驱动信号由高准位下降至低准位时，该D型正反器的Q端输出高准位信号，直到该触发信号的上升沿触发该D型正反器的重置端，使该Q端输出低准位信号，借此，产生该第二驱动信号。较佳地，该电源转换装置还包括保护电路，其侦测到该主开关导通、侦测到该输出电压未达到预设值或侦测到该电源转换器不正常动作时，即输出保护信号至该驱动电路，使立即关闭该同步整流开关。较佳地，该电源转换装置是隔离顺向式电源转换器或非隔离降压型电源转换器，其中该隔离顺向式电源转换器包括变压器，且该主开关与该变压器的一次侧绕组电耦接，该同步整流开关与该变压器的二次侧绕组电耦接；且在该非隔离降压型电源转换器中，该主开关与该同步整流开关的一端共同与该输出电感的一端电耦接。本专利技术借由同步整流控制电路的取样电路取得输出电感上的电压变化信号，并经由差动放大电路适当衰减该电压变化信号后加上输出电压及补偿电压以得到放大信号，再将该放大信号与输出电压进行比较，而得到控制第二MOS开关关闭的触发信号，其在第一MOS开关导通之前提前触发驱动电路关闭第二MOS开关，使得第二MOS开关能在第一MOS开关导通前以及逆向电流产生之前即关闭，让电源转换装置在动态负载变化下能正常且稳定地同时工作在不连续导通模式及连续导通模式，并防止电源转换装置关机或开机时产生逆向电流。附图说明图1显示现有隔离顺向式电源供应器的电路示意图。图2显示在连续导通模式下，负载动态改变而由重载转为轻载的区间t1，当输出电流ILO为零而二次侧同步整流开关Q2仍然导通时，则会出现由输出电容Co朝输出电感Lo及二次侧同步整流开关Q2放电的逆向电流Ir，并在二次侧同步整流开关Q2上产生瞬间高压突波。图3显示本专利技术电源转换装置的第一较佳实施例隔离顺向式电源转换器的电路方块图。图4显示第一实施例中各个电路方块的详细电路。图5显示第一实施例在不连续导通模式下产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流控制电路，应用于电源转换装置，该电源转换装置包括主开关、同步整流开关、一端与该同步整流开关的一端电耦接的输出电感，以及电耦接在该同步整流开关的另一端与该输出电感的另一端之间，以提供输出电压的输出电容，其特征在于：该同步整流控制电路包括：取样电路，与该输出电感电耦接，以撷取该输出电感两端的电压信号；差动放大电路，接受该电压信号、该输出电压及补偿电压输入，并衰减该电压信号以输出放大信号，且该放大信号是衰减后的该电压信号加上该输出电压及该补偿电压；比较电路，比较该放大信号及该输出电压，以产生触发信号；及驱动电路，控制该同步整流开关导通与否，并根据第一驱动信号及该触发信号产生第二驱动信号，其中该第一驱动信号用以控制该主开关导通与否，该第二驱动信号控制该同步整流开关于该主开关关闭时导通，并在该主开关导通之前关闭。

【技术特征摘要】
2012.10.31 TW 1011403501.一种同步整流控制电路，应用于电源转换装置，该电源转换装置包括主开关、同步整流开关、一端与该同步整流开关的一端电耦接的输出电感，以及电耦接在该同步整流开关的另一端与该输出电感的另一端之间，以提供输出电压的输出电容，其特征在于：该同步整流控制电路包括：取样电路，与该输出电感电耦接，以撷取该输出电感两端的电压信号；差动放大电路，接受该电压信号、该输出电压及补偿电压输入，并衰减该电压信号以输出放大信号，且该放大信号是衰减后的该电压信号加上该输出电压及该补偿电压；比较电路，比较该放大信号及该输出电压，以产生触发信号；及驱动电路，控制该同步整流开关导通与否，并根据第一驱动信号及该触发信号产生第二驱动信号，其中该第一驱动信号用以控制该主开关导通与否，该第二驱动信号控制该同步整流开关于该主开关关闭时导通，并在该主开关导通之前关闭。2.如权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：该取样电路是由取样电阻及取样电容串联组成并与该输出电感的两端并联的RC电路。3.如权利要求2所述的同步整流控制电路，其特征在于：该差动放大电路包括运算放大器，连接在该运算放大器的正输入端与该取样电容的一端之间的第一电阻，连接在该运算放大器的负输入端与该取样电容的另一端之间的第二电阻，连接在该运算放大器的正输入端与提供该补偿电压的补偿电压源的正端的第三电阻，连接在该运算放大器的该负输入端与输出端之间的第四电阻，且该补偿电压源的负端连接于该输出电感与该输出电容相连接的一端，并由该运算放大器的输出端输出该放大信号。4.如权利要求1、2或3所述的同步整流控制电路，其特征在于：该比较电路包括比较器，且该驱动电路包括D型正反器，该比较器的负输入端接受该放大信号输入，而其正输入端接受该输出电压输入，以比较两者的大小并输出该触发信号至该D型正反器的重置端，且该D型正反器的D端接受高准位信号输入，其触发端受该第一驱动信号的下降沿触发，使得该第一驱动信号由高准位下降至低准位时，该D型正反器的Q端输出高准位信号，直到该触发信号的上升沿触发该D型正反器的重置端，使该Q端输出低准位信号，借此，产生该第二驱动信号。5.如权利要求4所述的同步整流控制电路，其特征在于：该同步整流控制电路还包括保护电路，其侦测到该主开关导通、侦测到该输出电压未达到预设值或侦测到该电源转换器不正常动作时，即输出保护信号至该驱动电路，使立即关闭该同步整流开关。6.一种电源转换装置，包括主开关，同步整流开关，产生第一驱动信号控制该主开关导通与否的PWM控制器，包括输...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾柏荣，洪金泉，林昕立，罗有纲，邱煌仁，林景源，
申请(专利权)人：光宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：台湾;71